Indolicidinje krátký peptid s antibakteriální aktivitou, patřící k typu přirozeného antimikrobiálního peptidu. Tyto aminokyseliny se skládají z 13 aminokyselinových zbytků a jsou navzájem spojeny prostřednictvím peptidových vazeb za vzniku kompaktního peptidového řetězce. V roztoku představuje helikální konformaci, která usnadňuje jeho interakci s jinými molekulami nebo buněčnými strukturami. Díky svému specifickému aminokyselinovému složení a sekvenci se může selektivně vázat na cíle v organismech, čímž uplatňuje svou antibakteriální aktivitu. Za vhodných podmínek dokáže udržet stabilitu své struktury a činnosti. Při vyšších teplotách však mohou být jeho peptidové vazby narušeny, což vede ke strukturálním změnám a ztrátě aktivity. Proto je při výzkumu a aplikaci nutné řídit experimentální teplotu, aby byla zajištěna její stabilita a aktivita. Jako přirozený antimikrobiální peptid má různé funkce, jako je antibakteriální, imunitní regulační, proti-nádorová a antivirová.
Uzávěry a zátky na láhve na míru
|
|
|
|
Chemický vzorec |
C100H132N26O13 |
|
Přesná hmotnost |
1905 |
|
Molekulová hmotnost |
1906 |
|
m/z |
1906 (100.0%), 1905 (92.5%), 1907 (39.5%), 1907 (14.0%), 1908 (10.8%), 1907 (9.6%), 1906 (8.9%), 1908 (7.2%), 1909 (4.3%), 1908 (3.8%), 1908 (2.7%), 1907 (2.5%), 1907 (1.5%), 1909 (1.4%), 1906 (1.4%), 1908 (1.3%), 1909 (1.0%) |
|
Elementární analýza |
C, 63.01; H, 6.98; N, 19.10; O, 10.91 |
antibakteriální aktivita
Indolicidinvykazuje široko{0}}spektrální antibakteriální aktivitu proti široké škále mikroorganismů, včetně různých aerobních gram-negativních bakterií, gram-pozitivních bakterií a hub. Toto široké spektrum aktivity z něj činí slibného kandidáta pro antimikrobiální terapii.
Permeabilizace membrán
Jedinečná chemická struktura, bohatá na zbytky tryptofanu a s amidovaným karboxylovým koncem, mu umožňuje proniknout bakteriálními buněčnými membránami a narušit jejich integritu. To vede k odlivu bakteriálního obsahu, což nakonec vede k bakteriální smrti.
Vazba DNA a inhibice replikace
Studie ukázaly, že se může vázat na dvojitou-šroubovicovou DNA, což může inhibovat velké množství enzymů souvisejících se zpracováním DNA. Konkrétně strukturní motiv PW-WP uprostřed třinácti-peptidu je speciální strukturní prvek, který může obalit dvoušroubovici DNA formy B-, zvýšit její stabilitu a inhibovat replikaci a transkripci DNA.
Experimenty in vitro prokázaly jeho vysokou baktericidní schopnost s téměř -úplným zabitím běžných patogenních kmenů, jako jsou Escherichia coli a Staphylococcus aureus. Tato účinnost zdůrazňuje jeho potenciál jako antimikrobiálního činidla.
Omezení a vývoj derivátů
Přes jeho významnou antibakteriální aktivitu je klinická aplikace omezena pro jeho cytotoxicitu vůči červeným krvinkám, které mohou snadno způsobit hemolýzu. Navíc jeho vysoká afinita k vazbě na povrchové lipopolysacharidy, zatímco přispívá k jeho antibakteriálnímu účinku, může také vést k rozvoji lékové rezistence u určitých patogenů.
K překonání těchto omezení výzkumníci vyvinuli různé deriváty a analogy. Například indolicidin acetát a indolicidin TFA jsou deriváty získané chemickou modifikací, které udržují antibakteriální aktivitu a zároveň snižují toxicitu pro červené krvinky. Některé studie se navíc pokoušely zvýšit antibakteriální spektrum a snížit cytotoxicitu změnou aminokyselinové sekvence, jako je X-indolicidin, který vzniká oxidací dvou postranních řetězců indolového kruhu a zachovává si stejnou sekvenci aminokyselin a antibakteriální aktivitu, přičemž je odolný vůči proteázám.
|
|
|
Antivirové účinky
Indolicidintaké vykazuje antivirové vlastnosti, zejména proti některým virům, jako je HIV-1 a virus herpes simplex. Jeho antivirový mechanismus je poněkud odlišný od jeho antifungálního účinku. Studie ukázaly, že se může přímo vázat na DNA, interferovat s tvorbou komplexů integráza-DNA spíše než se vázat na integrázu samotnou. Tato vazba může inhibovat řadu enzymů spojených se zpracováním DNA, a tak inhibovat replikaci viru.
Inhibice HIV-1
Bylo zjištěno, že účinně inhibuje replikaci HIV-1. Potřebná antivirová koncentrace je vyšší než pro antibakteriální a antifungální aktivitu. Například koncentrace 333 ug/ml může inhibovat HIV-1 s hodnotou IC50 v rozmezí od 67 do 100 ug/ml při 37 stupních. Vystavení se mu po dobu 5 minut při 37 stupních může inhibovat 50 % replikace viru HIV, zatímco úplná antivirová aktivita vyžaduje přibližně 60 minut.
Mechanismus působení
Výzkumy naznačují, že se váže na DNA, konkrétně na PW-strukturní doménu WP v rámci indolicidinového třináctého-peptidu, který se může obalit kolem dvoušroubovice DNA B-formy, čímž se zvyšuje její stabilita a inhibuje replikace a transkripce DNA. Tato vazebná schopnost je rozhodující pro jeho antivirovou aktivitu.
|
|
|
Imunomodulační účinky
Indolicidinbylo prokázáno, že zvyšuje reakci imunitního systému a pomáhá tělu lépe odolávat infekcím a nemocem. To je přičítáno jeho schopnosti interagovat s imunitními buňkami a stimulovat je, aby vytvořily silnější obranu.
Cytokiny jsou signální molekuly, které hrají klíčovou roli v imunitní regulaci. Může ovlivnit produkci cytokinů, jako jsou interleukiny a chemokiny, které se podílejí na organizování imunitních reakcí. Modulací cytokinového prostředí může posunout imunitní rovnováhu směrem k příznivějšímu stavu pro boj s patogeny nebo nádory.
Vrozené imunitní buňky, jako jsou neutrofily, makrofágy a přirozené zabíječské (NK) buňky, jsou první linií obrany proti infekcím. Může zvýšit aktivitu těchto buněk a učinit je účinnějšími při zabíjení patogenů nebo cílení na abnormální buňky.
Ačkoli přímé účinky na adaptivní imunitu (odpovědi T a B buněk) nebyly rozsáhle studovány, jeho schopnost modulovat vrozené imunitní odpovědi může nepřímo ovlivnit adaptivní imunitní odpovědi. Například zvýšením aktivace a migrace dendritických buněk by mohla podpořit tvorbu antigenně-specifických T buněčných odpovědí.
Kromě své přímé antimikrobiální aktivity vykazuje také proti-zánětlivé vlastnosti. To je důležité pro prevenci nadměrného zánětu, který může poškodit tkáně a orgány. Regulací zánětlivých drah přispívá k udržení imunitní homeostázy.
Konečné řešení
Adjuvantní terapie u infekčních nemocí
Posílením imunitní odpovědi by mohl být použit jako adjuvantní terapie ke zlepšení účinnosti antibiotik nebo vakcín.
Léčba autoimunitních onemocnění
Modulací imunitních reakcí může být užitečný při léčbě autoimunitních onemocnění, jako je revmatoidní artritida nebo systémový lupus erythematodes, kdy imunitní systém napadá zdravé tkáně.
Léčba rakoviny
Ačkoli přímé protinádorové účinky nebyly přesvědčivě prokázány, jeho imunomodulační vlastnosti by mohly být využity k posílení protinádorové imunity hostitele.
Indolicidinis a natural antimicrobial peptide (AMP) composed of 13 amino acids, originally isolated from bovine neutrophils. Jeho jedinečná struktura tryptofanu (Trp) a prolinu (Pro) mu dodává široké-spektrum antibakteriálních, antivirových a antifungálních aktivit a také inhibiční účinky na některé rakovinné buňky. Vzhledem k jeho potenciální klinické aplikační hodnotě se syntéza a produkce indolicidinu staly aktivním bodem výzkumu. Tento článek se bude zabývat výrobními informacemi ze čtyř aspektů: chemická syntéza, rekombinantní exprese, optimalizace modifikací a výzvy ve-výrobě ve velkém měřítku.
Metoda chemické syntézy
Chemická syntéza je hlavní metodou pro velko{0}}výrobu indolicidinu v laboratoři a je zvláště vhodná pro studie strukturních modifikací.
Syntéza peptidů na pevné fázi (SPPS)
Princip:Na základě ochranných strategií Fmoc (fluoren methoxykarbonyl) nebo Boc (terc-butoxykarbonyl) se na pryskyřici postupně sestavují peptidové řetězce.
kroky:
Výběr pryskyřice:Běžně používané pryskyřice jsou amidová pryskyřice Rink nebo pryskyřice Wang.
Vazba aminokyselin:13 aminokyselin je spojeno v sekvenci (sekvence: ILPWKWPWWPWRR-NH₂) a tryptofan (W) vyžaduje speciální ochranu (jako je Boc-Trp(Boc)-OH).
Řezání a čištění:Peptidové řetězce se štěpí pomocí kyseliny trifluoroctové (TFA) a poté se čistí vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií (HPLC) (čistota je obvykle > 95 %).
výhody:Vysoká flexibilita umožňující zavádění nepřirozených{0}}aminokyselin nebo modifikujících skupin.
Nevýhoda:Vysoká cena, nevhodné pro-výrobu ve velkém měřítku.
Syntéza v kapalné-fázi
Tato metoda je vhodná pro spojení krátkých peptidových fragmentů, ale méně často se používá pro syntézu indolicidinu.
Rekombinantní expresní metoda
Aby se snížily náklady a dosáhli-výroby ve velkém, pokusili se vědci exprimovat indolicidin prostřednictvím rekombinace mikrobiálních nebo buněčných systémů.
Prokaryotický expresní systém
Hostitelské bakterie: Escherichia coli (E. coli) je nejčastěji používaným hostitelem, ale je třeba vyřešit následující problémy:
Toxicita: Indolicidin má na hostitelské buňky zabíjející účinek. Načasování exprese musí být přísně kontrolováno pomocí indukovatelných promotorů (jako je T7 nebo araBAD).
Rozpustnost: Sklon k tvorbě inkluzních tělísek. Fúzní značky (jako je SUMO, Trx) jsou vyžadovány pro zvýšení rozpustnosti. Cílový peptid může být následně uvolněn enzymatickým štěpením.
Optimalizace procesu:
Exprese při nízké teplotě (20-25 stupňů) vede ke snížení tvorby inkluzních tělísek.
Sekreční signální peptid (jako je PelB) se používá k sekreci peptidu do periplazmatického prostoru, čímž se snižuje intracelulární toxicita.
Eukaryotický expresní systém
Systém kvasinek (jako je Pichia pastoris):
Výhoda: Možnost post-translační modifikace, vhodná pro komplexní peptidy.
Problém: Indolicidin může být degradován kvasinkovými proteázami, takže je třeba použít kmen s deficitem proteázy-.
Savčí buňky: Příliš nákladné, určené výhradně pro výzkumné účely.
Následné zpracování
Rozrušení a zachycení buněk: Buňky jsou rozrušeny pomocí ultrazvuku nebo vysokotlaké{0}}homogenizace a fúzní protein je purifikován pomocí afinitní chromatografie.
Enzymatické štěpení a purifikace: Použijte enterokinázu nebo SUMO proteázu k odstranění značek a poté proveďte reverzní -fázovou HPLC purifikaci cílových peptidů.
Konstrukční modifikace a optimalizace
Přírodní indolicidin vykazuje hemolytickou toxicitu a nestabilitu proteinázy, a proto vyžaduje úpravu, aby se zlepšila jeho účinnost.
Substituce aminokyselin
Snížení toxicity: Nahraďte Arg (R) hydrofobními aminokyselinami (jako je Ala), čímž se sníží interakce s buněčnými membránami savců.
Vylepšete stabilitu: Zaveďte aminokyseliny typu D{0}} nebo proteiny rezistence k -aminokyselinám, abyste odolali degradaci proteáz.
Lipidace/PEGylace
N-koncová acetylace nebo připojení polyethylenglykolu (PEG) prodlužuje poločas-životnosti.
Heterodipeptidový design
Fúze s jinými fragmenty AMP (jako je LL-37) pro zvýšení aktivity nebo rozšíření antibakteriálního spektra.
Výzvy velkovýroby-
Řízení nákladů
Chemická syntéza: Cena za gram může dosáhnout několika tisíc dolarů, což není vhodné pro klinické potřeby.
Reorganizace exprese: Proces fermentace je třeba optimalizovat (např. kultivací s vysokou{0}}hustotou), aby se zvýšila produkce.
Kontrola kvality
Požadavky na čistotu: Medicinální peptidy musí splňovat standardy FDA/EMA (nečistoty < 0,1 %).
Test aktivity: Klíčovými indikátory jsou minimální inhibiční koncentrace (MIC) a hemolytický test (HC₅₀).
Předpisy a bezpečnost
Je nutné provést předklinická toxikologická hodnocení, zejména na imunogenicitu a dlouhodobou-toxicitu.
Výhled do budoucnosti
Bezbuněčná -syntéza: Rychlá produkce pomocí in vitro translačního systému, který zabraňuje toxicitě hostitele.
Doručování nanonosičů: Zlepšení cílení kombinací liposomů nebo polymerů.
Návrh podporovaný umělou inteligencí-: Předpovídání účinných a málo{1}}toxických variant prostřednictvím strojového učení.
Závěr
Výrobaindolicidinvyžaduje rovnováhu mezi přesností chemické syntézy a škálovatelností rekombinantní exprese. V budoucnu se očekává podpora jeho klinické aplikace prostřednictvím interdisciplinární integrace (jako je syntetická biologie a nanotechnologie).
Populární Tagy: indolicidin cas 140896-21-5, dodavatelé, výrobci, továrna, velkoobchod, koupit, cena, hromadné, na prodej